아직도 적용되는 기본 초음파 검사 원리
먼저 TFM(Total Focusing Method)에는 기존 초음파 검사(UT) 및 위상 배열(PA)에 적용되는 동일한 물리 법칙이 적용됩니다. 위상 배열을 통한 전자식 집속은 작은 면적에 개별 프로브 요소의 여러 파면을 집중하는 기능으로, 초점이라고도 합니다. 이러한 집중성은 위상 배열 프로브의 근거리장 내부에서만 가능합니다.
근거리장의 끝부분은 비집속 초음파 빔의 전파 축을 따라 있는 마지막 최대 압력장에 해당합니다. 이는 물질 내 소리 속도뿐 아니라 요소 크기 및 주파수와 같은 프로브 매개변수로 정의됩니다. PA에서 근거리장은 집속이 발생할 수 있는 영역입니다. 이 범위를 벗어난 검사는 비집속으로 고려되고 소리 경로에 따라 빔 진폭과 해상도는 저하됩니다. TFM을 사용하면 동일한 집속과 근거리장 제한이 적용되며, 이는 PAUT에서 가능하고, TFM에서 가능함을 의미합니다.
프로브 특성 고려 사항 및 집속 기능 상충 관계
프로브의 주파수, 요소 크기 및 요소 개수는 검사 품질 및 설정에 영향을 미치는 일부 요인입니다. 예를 들어, 근거리장 길이는 프로브 주파수 및 개구 크기에 정비례하기 때문에 주파수가 더 높고 활성 개구가 더 큰 프로브는 프로브 면에서 더 멀리 집속할 수 있으므로 집속 영역이 넓어지고 TFM 이미징이 개선됩니다. 반면에, 표면 근처 해상도에는 부정적인 영향을 미칩니다.
TFM 설정에 가장 적합한 프로브를 결정하기 위해 실험적인 검사를 이용하는 것은 관련된 모든 변수로 인해 비현실적입니다. 이는 TFM 검사 구성에 모델링 도구가 필수적인 이유를 명확히 보여줍니다.
TFM 검사용 프로브 선택을 위한 모델링 도구의 필요성
OmniScan™ X3 결함 탐상기에 탑재된 AIM(Acoustic Influence Map) 모델링 도구를 사용하면 결과 TFM 신호의 품질을 예측할 수 있습니다. 여기에는 선택한 파형 세트를 사용하여 특정 반사체를 위한 특정 프로브와 웨지 조합에서 제공하는 예상 초음파 응답이 표시됩니다. 이런 방식으로 설치에 적합한 프로브 및 웨지 등을 올바르게 선택할 수 있습니다.
AIM을 진폭 반응이 가장 강한 위치를 보여주는 열 지도로 생각해 보면, 감도 지수는 최대 온도와 같습니다. 도달 가능한 "고온"에 대한 엄격한 제한은 없지만, 고온일수록 좋습니다. 특정 매개변수 세트에서 생성된 AIM의 예측 감도 지수(예: 선택한 프로브, 웨지, 반사체 모양 및 각도, 파형 세트 등)를 다른 AIM과 비교하면 검사 요구 사항에 최적인 구성을 알 수 있습니다.
AIM: 프로브 피치가 TFM 감도에 미치는 영향의 예
다음 스크린샷은 프로브 주파수(5MHz) 및 다른 설정은 동일하지만 요소 크기(피치)가 다른 AIM 시뮬레이션입니다. 이 예에서는 활성 축에서 요소의 크기가 증가하면 감도 지수도 증가합니다.
 |  |
5L64-A32 프로브 모델: 32 × 10mm 총 활성 개구, 0.5mm 피치, 10mm 상승, TT 펄스-에코 파장 세트 |
 |  |
5L64-A12 프로브 모델: 38.4 × 10mm 총 활성 개구, 0.60mm 피치, 10mm 상승, TT 펄스-에코 파장 세트 |
 |  |
5L64-NW1 프로브 모델: 64 × 7mm 총 활성 개구, 1.00mm 피치, 7mm 상승, TT 펄스-에코 파장 세트 |
AIM: 프로브 주파수가 감도와 커버리지에 미치는 영향의 예
프로브 주파수는 AIM 시뮬레이션에도 영향을 미치고, 결국 TFM 검사에도 영향을 줍니다.즉, 프로브 주파수가 높을수록 근거리장에서 원거리장으로의 전환 거리가 멀어집니다. 아래 예에서는 프로브 주파수가 높을수록 감도 지수 값이 높아지고 AIM 채색 일관성이 전체 부분에서 높아집니다.다시 말해, 진폭 변동이 감소하여 소리 경로 증가와 함께 표시 크기도 감소합니다.
5L64-A32 프로브 모델: 5MHz 주파수, 32 × 10mm 총 활성 개구, 0.5mm 피치, 10mm 상승, TT-TT 파장 세트
감도 지수: 18.68
10L64-A32 프로브 모델: 10MHz 주파수, 32 × 10mm 총 활성 개구, 0.5mm 피치, 10mm 상승, TT-TT 파장 세트
감도 지수: 27.38
AIM과 같은 실용적인 모델링 도구 외에도, 올바른 준비와 우수한 TFM 스캔 계획에는 항상 프로브 전략과 타당성 검사를 포함시켜 관심 영역이 올바르게 포함되고 신호 품질이 양호하도록 보장해야 합니다.
관련 콘텐츠
TFM(Total Focusing Method) 검사용 AIM 모델링 도구를 사용하여 반사체에 가장 적합한 전파 모드 선택
규정을 준수하는 용접부 검사용 TFM 전략을 수립하기 위한 네 가지 필수 사항
문의하기
